菜用大豆百粒重與主要品質性狀的灰色關聯度分析

任海龍　劉冬梅　袁清華　孫銘陽　張聞婷　索海翠

摘要：為探明菜用大豆主要品質性狀與百粒重的關系，采用灰色關聯度分析法，對全國不同地區的51個菜用大豆品種的主要品質性狀及百粒重進行關聯分析。結果表明，51個菜用大豆品種中亞油酸含量的變異幅度最大，其次是油酸含量，不同氨基酸含量的變異幅度均比較??；依據12個性狀進行聚類分析，可將51份菜用大豆品種分成4個類群，類群Ⅰ為綜合性狀比較均衡的23個品種，類群Ⅱ為粗脂肪含量和亞油酸含量高的15個品種，類群Ⅲ為油酸含量高的12個品種，類群Ⅳ只有1個品種，具有粗蛋白含量和氨基酸含量高的特點；主要品質性狀與百粒重的關聯度依次為：天冬氨酸含量>棕櫚酸含量>谷氨酸含量>賴氨酸含量>油酸含量>亮氨酸含量>粗蛋白含量>精氨酸含量>粗纖維含量>粗脂肪含量>亞油酸含量。因此，在菜用大豆大粒品種的育種過程中，可以優先對天冬氨酸含量、棕櫚酸含量、谷氨酸含量等性狀進行選擇。

關鍵詞：菜用大豆；百粒重；品質性狀；灰色關聯度分析；聚類分析

Grey Correlation Analysis of 100-Seed Weight and Main Quality Characters of Vegetable Soybean

REN Hailong，LIU Dongmei，YUAN Qinghua，SUN Mingyang，ZHANG Wenting，SUO Haicui

（Institute of Crop Sciences，Guangdong Academy of Agricultural Sciences/

Guangdong Provincial Key Laboratory of Crop Genetic Improvement，Guangzhou 510640）

菜用大豆（Glycine max（L.）Merr.）是豆科蝶形花亞科大豆屬的栽培大豆種，俗稱毛豆或鮮食大豆，在日本也被稱為枝豆[1]，通常是指R6（鼓粒盛期）～R7（初熟期）期籽粒飽滿，未成熟狀態下采收的大豆[2]。菜用大豆營養豐富，除富含蛋白質外，還含有許多禾谷類作物所缺的賴氨酸，其游離氨基酸含量也較一般大豆高[3]。此外，菜用大豆還含有植物粗纖維及人體必需的維生素（A、B1、C、E）和鈣、鐵、磷等多種礦物元素[4]，尤其是油分中不飽和脂肪酸含量很高，對肥胖病、高血壓、糖尿病等有預防和輔助治療的作用。中國是世界菜用大豆栽培面積最大的國家，年種植面積在40萬hm2左右[5-6]。

籽粒大小是菜用大豆重要的外觀品質之一，亞洲蔬菜研究發展中心（AVRDC）要求菜用大豆應符合粒大（百粒重不少于30g）的特點，并制定了菜用大豆出口的等級標準。大粒是菜用大豆選育的重要指標，粒重（百粒重）是影響大豆產量的重要農藝性狀[7-8]，武天龍等[9]對菜用大豆籽粒形成規律及產量估測的研究認為，百粒重是菜用大豆產量的決定性因素。目前，粒重主要作為菜用大豆的產量性狀進行研究，與營養成分關系的報道較少。為此，本研究通過相關性分析、聚類分析和灰色關聯度分析，對來自全國不同地區的51份菜用大豆品種的百粒重與粗蛋白含量、谷氨酸含量、天冬氨酸含量、亮氨酸含量、精氨酸含量、賴氨酸含量、粗脂肪含量、亞油酸含量、油酸含量、棕櫚酸含量和粗纖維含量等11個品質性狀進行了分析，以期為菜用大豆的品種選育提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 試驗材料為51份菜用大豆品種，主要為國內育成品種和市場上流通品種，具體信息見表1。

1.2 試驗方法 菜用大豆的粗蛋白含量、谷氨酸含量、天冬氨酸含量、亮氨酸含量、精氨酸含量、賴氨酸含量、粗脂肪含量、亞油酸含量、油酸含量、棕櫚酸含量和粗纖維含量測定采用DA7250型近紅外光譜儀（瑞典波通儀器有限公司）[10]，每個樣品均重復裝樣掃描3次，以消除樣品粒度大小、均勻性不一致等因素對光譜的影響，百粒重用電子天平稱量，所有數據均測量3次取平均值。

1.3 數據分析 采用Excel 2019軟件對數據進行整理和計算，采用SPSS 21進行相關性分析、數據標準化處理和聚類分析。由于各性狀原始數據單位不統一，不能直接進行比較，在進行灰色關聯度分析時，需先將數據進行標準化處理，進一步以標準化后的百粒重為參考數列求得絕對差值，最后按照公式Yi（k）=Δi（k）+ρΔi（k）/Δi（k）+ρΔi（k），取ρ=0.5（其中Δi（k）為兩極最大差，Δi（k）為兩極最小差，Δi（k）為對應的絕對差值）計算出對應數據的灰色關聯系數，其平均值即為對應性狀的灰色關聯度[11]。

2 結果與分析

2.1 不同菜用大豆品種的品質性狀及百粒重 對51個菜用大豆品種進行性狀調查，由表2可知，不同菜用大豆品種間的性狀存在一定的差異，變異系數在5.61%～35.54%之間，其中亞油酸含量的變異幅度最大（35.54%），其次是油酸含量（25.13%），谷氨酸含量的變異幅度最?。?.61%）。粗蛋白含量在38.24%～49.80%之間，平均值為44.36%；谷氨酸含量在6.22%～7.86%之間，平均值為6.93%；天冬氨酸含量在3.94%～5.08%之間，平均值為4.47%；亮氨酸含量在2.38%～3.38%之間，平均值為2.91%；精氨酸含量在2.06%～3.41%之間，平均值為2.81%；賴氨酸含量在1.99%～2.81%之間，平均值為2.47%；粗脂肪含量在12.10%～20.55%之間，平均值為15.90%；亞油酸含量在2.84%～11.30%之間，平均值為6.66%；油酸含量在3.71%～9.13%之間，平均值為6.12%；棕櫚酸含量在1.45%～2.54%之間，平均值為1.88%；粗纖維含量在6.29%～9.20%之間，平均值為7.55%。51個品種的百粒重變幅在27.20～47.23g之間，平均值為34.93g。綜上可知，亞油酸含量、油酸含量的變異幅度較大，變異系數均在20%以上，具有豐富的遺傳多樣性，今后可作為菜用大豆品質改良的首選。

2.2 相關性分析 百粒重是數量性狀，由多個農藝性狀共同決定，為明確其與品質性狀的密切程度，對菜用大豆的百粒重和品質性狀進行相關性分析。由表3可見，百粒重和調查的品質性狀并未發現顯著的相關性；粗蛋白含量與油酸含量、粗纖維含量呈極顯著正相關，與粗脂肪含量、亞油酸含量和棕櫚酸含量呈極顯著負相關；谷氨酸含量、天冬氨酸含量、亮氨酸含量和精氨酸含量相互間呈極顯著正相關；谷氨酸含量、天冬氨酸含量與粗蛋白含量呈極顯著正相關；天冬氨酸含量與亞油酸含量呈顯著正相關，與油酸含量呈顯著負相關；亮氨酸含量和賴氨酸含量與粗脂肪含量和亞油酸含量呈極顯著正相關，與油酸含量和粗纖維含量呈極顯著負相關；精氨酸含量與粗脂肪含量呈顯著正相關，與亞油酸含量呈極顯著正相關，與油酸含量和粗纖維含量呈極顯著負相關；粗脂肪含量與亞油酸含量和棕櫚酸含量呈極顯著正相關，與油酸含量和粗纖維含量呈極顯著負相關；亞油酸含量與棕櫚酸含量呈極顯著正相關，與油酸含量和粗纖維含量呈極顯著負相關；油酸含量與粗纖維含量呈極顯著正相關，與棕櫚酸含量呈顯著負相關，棕櫚酸含量與粗纖維含量呈極顯著負相關。

2.3 聚類分析 依據12個性狀進行聚類分析，在歐氏距離為20處可將51份菜用大豆品種分成4個類群（圖1）。類群Ⅰ包括23份菜用大豆品種，該類群是品種數量最多的類群，與其他類群相比較，類群Ⅰ的綜合性狀比較均衡；類群Ⅱ包括15份菜用大豆品種，該類群的粗蛋白含量最低，平均為41.31%，粗脂肪含量和亞油酸含量最高，平均含量分別為17.66%和9.17%；類群Ⅲ包括12份菜用大豆品種，該類群品種的主要特點是油酸含量明顯高于其他類群，平均為7.06%；類群Ⅳ只有通豆6號1個品種，粗蛋白含量和4種氨基酸含量均是所有類群中最高的，同時棕櫚酸含量最低，百粒重最大。

2.4 灰色關聯度分析 關聯度是關聯度系數的算術平均值，由表4可以看出，粗蛋白含量、谷氨酸含量、天冬氨酸含量、亮氨酸含量、精氨酸含量、賴氨酸含量、粗脂肪含量、亞油酸含量、油酸含量、棕櫚酸含量和粗纖維含量11個品質性狀與百粒重的灰色關聯度大小分別為：0.6892、0.7084、0.7123、0.6923、0.6877、0.7013、0.6847、0.6846、0.6936、0.7094和0.6865。根據灰色關聯度分析原理，關聯度越大，則表示該因子越重要。因此，對菜用大豆百粒重產生影響的品質性狀依次為天冬氨酸含量>棕櫚酸含量>谷氨酸含量>賴氨酸含量>油酸含量>亮氨酸含量>粗蛋白含量>精氨酸含量>粗纖維含量>粗脂肪含量>亞油酸含量。

3 討論與結論

菜用大豆與粒用大豆相比，其主要特點是莢大粒大、色澤鮮綠、風味鮮軟甜糯[12]，粒重和品質是其品種選育的重要指標。Liu等[13]對基因組重測序的數據進行聚類分析，發現菜用大豆、粒用大豆和野生大豆可以清楚地分為3個分支，并由此推斷菜用大豆粒重和風味品質可能經歷了長期的平行選擇，而關于菜用大豆百粒重與主要品質性狀關系的研究卻鮮有報道。年海等[14]對25個高產大豆品系脂肪酸與主要農藝性狀和品質性狀的相關分析得出，亞油酸與油酸呈極顯著負相關，棕櫚酸與百粒重呈極顯著正相關。趙雪等[15]對多環境大豆種質資源脂肪酸組分與農藝性狀的相關分析表明，油酸與亞油酸、棕櫚酸均呈極顯著負相關，但脂肪酸組分與百粒重的相關性未達到顯著水平。李文濱等[16]對黑龍江省大豆種質資源的脂肪酸含量及其與品質性狀的相關性進行分析，認為油酸與亞油酸、棕櫚酸呈極顯著負相關，蛋白質與油分呈極顯著負相關。上述相關性分析的結果與本研究基本一致，本研究中雖未發現棕櫚酸與百粒重呈極顯著正相關，但在灰色關聯度分析中同樣發現棕櫚酸含量與百粒重關聯系數較高，僅次于天冬氨酸含量，排名第二，說明粒用大豆百粒重與主要品質性狀的關系在菜用大豆中同樣適用。

本研究在分析菜用大豆百粒重與主要品質性狀的關系時，運用了相關性分析和灰色關聯度分析兩種方法，這兩種方法基于的理論基礎不同，相關性分析在沒有顯著差異時不能解釋相互間的關系，而灰色關聯度分析正好彌補了相關性分析的不足，用灰色關聯度來描述因素間關系的強弱、大小和次序，綜合兩種分析的結果可以更好地指導菜用大豆品質育種[17]。目前，灰色關聯度分析在菜用大豆產量與農藝性狀的關系[18]及品種綜合評價中得到廣泛應用[19]。本研究對51個菜用大豆品種的主要品質性狀及百粒重進行關聯分析，認為在菜用大豆大粒品種的育種過程中，可以優先對品質性狀中的天冬氨酸含量、棕櫚酸含量、谷氨酸含量等進行選擇。

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（收稿日期：2024-03-04）